Przy projektowaniu konstrukcji nawierzchni asfaltowych pojawia się pytanie jak uwzględnić dopuszczalny nacisk osi na drodze 115 kN. Często pojęcie dopuszczalnego nacisku na oś jest mylone z pojęciem osi standardowej 100 kN, co może doprowadzić do nieporozumień między projektantem a inwestorem. Jak zatem poprawnie uwzględnić wymagany dopuszczalny nacisk na oś?
Jaki nacisk na oś przyjąć do projektowania?
Zgodnie z zapisami Katalogu Typowych Konstrukcji Nawierzchni Podatnych i Półsztywnych równoważna oś standardowa jest zawsze równa 100 kN. Definicja z KTKNPiP 2014 r. dotycząca osi standardowej mówi:
"3.2 Równoważna oś standardowa - zastępcza oś pojedyncza o kołach pojedynczych i nacisku 100 kN"
Zgodnie z najnowszymi wytycznymi aktualnie należy przyjmować dopuszczalny nacisk na oś na poziomie 115 kN (przeważnie dla dróg wojewódzkich, zawsze dla krajowych, ekspresowych i autostrad).
Dopuszczalny nacisk na oś nie jest tym samym co równoważna oś standardowa.
Dopuszczalny nacisk na oś na poziomie 115 kN jest uwzględniany na etapie prognozy ruchu poprzez współczynniki przeliczeniowe sylwetek pojazdów na równoważne osie standardowe 100 kN. Współczynniki te podane są w tabeli 6.3 z KTKNPiP 2014 r.:
W związku z tym przyjmowanie w modelu obliczeniowym (na przykład w programie BISAR, MWS Pavement Design) nacisku na oś 115 kN (57,5 kN na koło) nie jest zgodne z KTKNPiP 2014 r. (różnica jest Katalog Nawierzchni Sztywnych gdzie taka możliwość istnieje - o tym niżej).
Jak to się ma do zapisów Rozporządzenia, a konkretnie par. 151 “ Do celów projektowych określa się dopuszczalny nacisk pojedynczej osi napędowej pojazdu na nawierzchnię jezdni i nawierzchnię przeznaczoną do postoju pojazdów dla: (...) dróg klasy G i Z – od 100 kN do 115 kN”?
Paragraf 151 również mówi o dopuszczalnym nacisku na oś na drodze. Oznacza to, że jeżeli chcemy mieć na drodze 115 kN musimy to uwzględnić w prognozie ruchu.
Dla przykładu, jeżeli mamy na drodze dopuszczalny nacisk na oś 100 kN to prognoza ruchu może wyjść nam np. na poziomie 2,3 mln osi 100 kN/pas/20 lat (czyli w granicach przedziału KR3). Jeżeli na tej samej drodze przyjmiemy dopuszczalny nacisk 115 kN to prognoza ruchu może wyjść wtedy np. 2,9 mln osi 100 kN/pas/20 lat i wtedy wpadamy w KR4. Oczywiście to tylko przykład, nie koniecznie musi się zmienić kategoria ruchu.
Czyli pomimo zmiany dopuszczalnego nacisku na oś z 100 kN na 115 kN, obliczenia trwałości zmęczeniowej zrobione zgodnie z metodologią KTKNPiP 2014 r. wciąż będą miały wynik w osiach standardowych 100 kN/pas/okres obliczeniowy. Jeśli dopuszczalny nacisk na oś jest 100 kN, to równoważna oś standardowa jest wciąż 100 kN. Wszystko się sprowadza do poprawnie wykonanej prognozy ruchu.
Czyli jeśli w dokumentacji projektowej widnieje zapis “dopuszczalny nacisk na oś 100 kN (uwzględniany na etapie prognozy ruchu)” to ewentualna chęć zmiany tego nacisku na 115 kN powoduje konieczność wprowadzenia zmiany w przyjętej konstrukcji w tych konkretnych przypadkach?
Zmiana dopuszczalnego nacisku na oś z 100 kN na 115 kN sprawi, że projektant będzie musiał przeliczyć prognozę ruchu. Efektem będzie wyższa liczba równoważnych osi standardowych 100 kN na danym odcinku drogi, co może skutkować np. podwyższeniem kategorii ruchu. A to może spowodować konieczność przeprojektowania konstrukcji na trwalszą. Na drogach wojewódzkich oraz mniejszych wybór dopuszczalnego nacisku powinien być dokonany przez Zarządcę Drogi.
Czy przyjęty okres eksploatacji ma znaczenie? Czy na przykład w 20 letnim okresie eksploatacji wyjdzie z obliczeń 115 kN dla przyjętej w dokumentacji konstrukcji?
Okres eksploatacji ma duże znaczenie dla ostatecznego prognozowanego ruch i kategorii ruchu, ale nie dla wartości dopuszczalnego nacisku na oś.
Dla teoretycznego przykładu jeśli prognozujemy na drodze ruchu projektowy 2,4 mln osi standardowych 100 kN/pas/10 lat (KR3), to naturalnym jest, że w przeciągu okresu projektowego równego 20 lat osi tych będzie minimum dwa razy więcej (minimum, bo nie zakłada się liniowego wzrostu ruchu).
A co z nawierzchniami betonowymi?
W przypadku nawierzchni betonowych sytuacja przedstawia się nieco inaczej ponieważ Katalog Typowych Nawierzchni Sztywnych przewiduje zarówno projektowanie na oś standardową 100 kN jak i 115 kN. Dlatego też w definicji osi standardowej w KTKNS 2014 r. czytamy:
"3.6. Oś standardowa - zastępcza oś pojedyncza o kołach pojedynczych i ustalonym obciążeniu (100 kN lub 115 kN). Jest ona podstawą klasyfikacji ruchu pod względem obciążenia nawierzchni drogowej."
